生姜离体叶片植株再生体系及多倍体诱导技术研究

论文摘要

生姜为无性繁殖作物,难以利用常规杂交育种手段进行种质创新及新品种培育。为此,本文以莱芜大姜和山农1号大姜为试材,研究了不同外植体愈伤组织的诱导及生姜植株再生体系的建立,探讨了秋水仙素诱导生姜试管苗多倍体技术及光质对生姜再生苗及根状茎诱导的关系,以期为提高生姜组培快繁效率和创新生姜种质提供参考。主要结果如下：1.生姜离体器官（根、叶鞘、叶）愈伤组织诱导,以叶片为最佳,但培养条件显著影响其诱导效果。生姜叶片愈伤组织诱导以N6培养基较好,MS、MN次之,1/2MS较差;适宜的2,4-D浓度有利于叶片愈伤组织的诱导,且2,4-D与6-BA搭配的诱导效果优于2,4-D与KT搭配；暗培养时间也显著影响叶片愈伤组织诱导率。适于莱芜大姜叶片愈伤组织诱导的最佳培养基为N6+1.0 mg·L-12,4-D+0.5 mg·L-16-BA,在暗培养30 d时,愈伤组织诱导率达77.78%；山农1号大姜叶片愈伤组织诱导培养基为：N6培养基附加1.0 mg·L-1 2,4-D、1.0 mg·L-16-BA,经30 d左右的暗培养效果较好,诱导率达78.89%。2.通过对生姜叶片愈伤组织增殖影响因素的研究得出,愈伤组织在MS和N6培养基上置于白光下培养,均经历缓慢生长、快速生长和生长平缓三个阶段,呈现“S”型曲线,且MS培养基较N6有利于愈伤组织的增殖。提高培养基中的蔗糖浓度,有利于愈伤组织体细胞胚发生。适于生姜胚性愈伤组织增殖的培养基为：MS+0.2 mg·L-1 NAA+5.0mg·L-16-BA+30 g·L-1蔗糖+6 g·L-1琼脂：而适于胚性愈伤组织向体细胞胚发生的培养基则为：MS+0.2 mg·L-1 NAA+5.0 mg·L-1 6-BA+50 g·L-1蔗糖+6 g·L-1琼脂。3.较低浓度的NAA和较高浓度的6-BA有利于叶片愈伤组织分化与植株再生,且6-BA促进器官分化的效果优于KT和TDZ。莱芜大姜愈伤组织分化成苗培养基为MS+0.2 mg·L-1 NAA+10.0 mg·L-16-BA,愈伤组织不定芽分化指数达34.5,分化成苗指数8.5；山农1号大姜愈伤组织不定芽分化指数虽然能达到34.1,但其分化率较莱芜大姜低11.42%,且成苗指数仅5.9。添加活性炭对愈伤组织分化率的促进作用不明显,而且0.5%的活性炭容易导致生姜再生苗玻璃化,不利于其生长。4.不同秋水仙素浓度及处理时间,可显著影响生姜试管苗不定芽再生植株的成活率、变异率及加倍率,其中以秋水仙素浓度、处理时间分别为0.034%～0.187%、4.91～15.62d时,生姜试管苗成活率可望取得达到80%以上；秋水仙素浓度、处理时间分别为0.116%～0.197%、10.63 d～16.29 d时,生姜试管苗变异率可望取得达到5%以上;秋水仙素浓度、处理时间分别为0.118%～0.215%、9.04 d-14.48 d时,生姜试管苗加倍率可望取得达到2%以上。生姜试管苗四倍体植株的叶片下表皮气孔密度减小,气孔增大。愈伤组织经秋水仙素处理后获得的生姜再生植株未发现变异植株。5.通过对不同光质对生姜再生苗继代的影响研究结果表明,蓝光处理能得到健壮的生姜试管苗。与白光处理相比,绿光、红光均显著增加了生姜试管苗的株高,但绿光显著降低了其繁殖系数,而蓝光则刚好相反；黄光对试管苗生长的影响较小。绿光、蓝光、红光均可诱导试管苗较早形成微型姜,而黄光则延迟了微型姜的形成；微型姜鲜重以绿光处理较高,较白光处理增加60%以上,其它处理间则无显著差异；但微型姜干物质、淀粉、粗纤维含量均以绿光处理较低,蓝光处理较高;可溶性糖含量以红光、黄光处理较高,绿光、蓝光处理较低,而可溶性蛋白含量基本呈相反的趋势。生姜试管苗叶片Gs及蒸腾速率则以蓝光、黄光处理较高,红光、绿光处理较低。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 植物组织培养研究进展
• 1.1.1 细胞全能性
• 1.1.2 影响愈伤组织诱导及植株再生的因素
• 1.1.3 植物组织培养的利用途径
• 1.2 离体诱变技术研究进展
• 1.2.1 离体诱变的种类
• 1.2.2 离体诱变技术的应用
• 1.3 生姜的微繁研究现状
• 1.3.1 茎尖直接成苗
• 1.3.2 愈伤组织诱导成苗
• 1.3.3 生姜试管苗移栽
• 1.3.4 微型根状茎的诱导
• 1.4 本论文的研究目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 生姜愈伤组织的诱导
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 培养基及培养条件
• 2.1.3 试验设计
• 2.1.4 统计指标
• 2.2 愈伤组织的增殖与生姜植株再生
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 愈伤组织增殖试验
• 2.2.3 胚性愈伤组织分化及植株再生
• 2.2.4 统计指标及方法
• 2.3 多倍体诱导技术研究
• 2.3.1 试验材料
• 2.3.2 试验设计
• 2.3.3 试验方法
• 2.3.4 倍性鉴定及统计指标
• 2.3.5 形态学观察
• 2.4 光质对试管苗生长的影响
• 2.4.1 试验材料与方法
• 2.4.2 试验设计
• 2.4.3 测定指标与方法
• 2.5 数据统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 生姜离体器官愈伤组织的诱导
• 3.1.1 激素对不同外植体愈伤组织诱导的影响
• 3.1.2 基本培养基对叶片基部愈伤组织诱导率的影响
• 3.1.3 暗培养时间对愈伤组织诱导率的影响
• 3.1.4 愈伤组织的诱导观察
• 3.2 愈伤组织的增殖
• 3.2.1 激素对愈伤组织生长及胚性愈伤组织诱导的影响
• 3.2.2 培养基对胚性愈伤组织增殖的影响
• 3.2.3 光照对生姜愈伤组织增殖的作用
• 3.2.4 蔗糖浓度对胚性愈伤组织体细胞胚的影响
• 3.3 生姜植株再生
• 3.3.1 激素配比对生姜叶片胚性愈伤组织再分化的影响
• 3.3.2 培养基对生姜植株再生的影响
• 3.3.3 活性炭对胚性愈伤组织再分化的影响
• 3.3.4 不同品种之间胚性愈伤组织的再分化
• 3.4 生姜多倍体诱导技术研究
• 3.4.1 诱变剂对不同外植体诱导效果的影响
• 3.4.2 秋水仙处理浓度及时间对试管苗不定芽诱变的影响
• 3.5 光质对生姜试管苗及微型姜诱导的影响
• 3.5.1 不同光质对生姜试管苗生长的影响
• 3.5.2 光质对生姜试管苗叶片色素含量及气体交换参数的影响
• 3.5.3 光质对生姜试管苗气孔特征的影响
• 3.5.4 光质对生姜试管苗叶片荧光参数的影响
• 3.5.5 光质对微型姜生长的影响
• 3.5.6 不同光质对微型姜膨大及品质的影响
• 4 讨论
• 4.1 影响生姜离体器官愈伤组织诱导的因素
• 4.2 影响愈伤组织生长和分化的因素
• 4.3 秋水仙素对生姜试管苗倍性的影响
• 4.3.1 秋水仙素浓度及处理时间的影响
• 4.3.2 细胞流式仪法鉴定植株倍性的准确性
• 4.3.3 秋水仙素对植株生长形态及气孔密度、大小的影响
• 4.4 光质对生姜试管苗生长及微型姜诱导的影响
• 4.4.1 光质对生姜试管苗生长及微型姜诱导的影响
• 4.4.2 光质对生姜试管苗叶片色素含量及水气交换参数的影响
• 4.4.3 光质对生姜试管苗荧光参数的影响
• 5 结论
• 5.1 外植体选择及愈伤组织的诱导
• 5.2 愈伤组织的增殖
• 5.3 愈伤组织的分化及生姜植株再生
• 5.4 秋水仙素对生姜多倍体诱导的影响
• 5.5 光质显著影响生姜试管苗生长和微型姜诱导
• 创新点
• 参考文献
• 图版说明
• 致谢